专题电磁感应中的能量问题课件

一、课程标准与考纲解读课程标准：（1）收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

（2）通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。

（3）通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。

考纲要求：

电磁感应现象

Ⅰ级要求

磁通量

Ⅰ级要求法拉第电磁感应定律Ⅱ级要求

解读：会分析电磁感应问题中的能量转化，并会进行有关计算一、课程标准与考纲解读课程标准：1近几年高考试题中的分布情况年份题号题型分值考查内容2010年21题选择题6分电磁感应（右手定则）2012年19题选择题6分电磁感应（法拉第电磁感应定律）2013年17题选择题6分电磁感应（图像）2013年25题计算题19分电磁感应（动力学）2014年18题选择题6分电磁感应（图像）2015年19题选择题6分电磁感应（产生）近几年高考试题中的分布情况年份题号题型分值考查内容2010年2二、考点精析：

电磁感应中能量问题的求解思路例1、（基本模型Ⅰ）如图，水平金属导轨宽为L（电阻不计），左端连一定值电阻R，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m的金属棒，以初速度v0沿导轨向右运动。试问：①若导轨光滑，则金属棒运动过程中整个回路中产生的总的焦耳热是多少？②上一问中，若金属棒的电阻为r，则金属棒运动过程中定值电阻R上产生的焦耳热是多少？③若导轨与金属棒之间的动摩擦因数为μ，金属棒滑行S距离后速度减为零，则此过程中整个回路中产生的总的焦耳热是多少？二、考点精析：

电磁感应中能量问题的求3例2、（基本模型Ⅱ）如图，水平光滑金属导轨宽为L（电阻不计），左端连一定值电阻R，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为r的金属棒放在导轨上，与之接触良好。试问：①若棒在外力F作用下以速度v0匀速向右运动，求滑行距离S过程中回路中产生的总的焦耳热是多少？②若棒在恒力F作用下由静止开始向右运动距离S后开始匀速运动，试求此过程中定值电阻R产生的焦耳热。（拓展：如果棒与导轨之间有摩擦又如何?)二、考点精析：

电磁感应中能量问题的求解思路例2、（基本模型Ⅱ）二、考点精析：

电磁感应4学法指导1、过程分析：①电磁感应现象中产生感应电流的过程，实际上就是其他形式的能向电能转化的过程。②这一过程中的能量转化是通过安培力做功来实现的：克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，进而转化为内能即焦耳热（外电路是纯电阻电路）学法指导1、过程分析：5学法指导2、求解思路：求解焦耳热的三种方法：①焦耳定律:(感应电流恒定）②功能关系：③能量守恒定律：学法指导2、求解思路：61.(2013·安徽·16)如图所示，足够长的平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω.一导体棒MN垂直导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6)(

)

A．2.5m/s

1W B．5m/s

1W

C．7.5m/s

9W D．15m/s

9W[审题]小灯泡稳定发光→导棒匀速，从受力分析角度求解；三、真题演练1.(2013·安徽·16)如图所示，足够长的平行金属导轨7[解析]（1）导体棒MN匀速下滑时受力如图所示，由平衡条件可得F安＋μmgcos37°＝mgsin37°所以F安＝mg(sin37°－μcos37°)＝0.4N由F安＝BIL得I＝1A所以E＝I(R灯＋RMN)＝2V

A．2.5m/s

1WB．5m/s

1W

C．7.5m/s

9WD．15m/s

9W小灯泡消耗的电功率为P灯＝I2R灯＝1W．正确选项为B三、真题演练[解析]（1）导体棒MN匀速下滑时受力如图所示，由平衡条件可8巧学勤练如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于倾角θ=30°的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R=20Ω的电阻。导轨电阻忽略不计，导轨宽度L=2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T，质量m=0.1kg、连入电路的电阻r=10Ω的金属棒ab在较高处由静止释放，当金属棒ab下滑高度h=3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s。金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨良好接触，g取10m/s2。求：

（1）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减小量。

（2）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量。巧学勤练如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于倾角θ=39专题电磁感应中的能量问题ppt课件102、(2014·江苏·13)如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层．匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端．导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.三、真题演练2、(2014·江苏·13)如图所示，在匀强磁场中有一倾斜11(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；[解析](1)在绝缘涂层上，导体棒受力平衡；

mgsinθ＝μmgcosθ解得导体棒与涂层间的动摩擦因数：μ＝tanθ[审题]动摩擦因数：利用受力分析求解三、真题演练(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；[解析](1)在绝缘涂层12(2)导体棒匀速运动的速度大小v；[解析](2)在光滑导轨上：感应电动势：E＝BLv[审题]速度：在光滑导轨上受力分析

安培力：F安＝BIL匀速的条件是：F安＝mgsinθ三、真题演练(2)导体棒匀速运动的速度大小v；[解析](2)在光滑导轨13(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.[解析](3)根据能量守恒定律知：摩擦产生的热量：[审题]焦耳热：从能量角度求解电阻上产生的热量：三、真题演练(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.[解析](3)根据143．(2014·天津·11)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg、电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，三、真题演练3．(2014·天津·11)如图所示，两根足够长的平行金属导15[解析](1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；[审题]电流方向：右手定则三、真题演练[解析](1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为(1)cd16[解析](2)开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsinθ(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；[审题]速度：从两根导棒的受力进行突破ab刚要上滑时，ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安＝m1gsinθ＋Fmax三、真题演练[解析](2)开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大17[解析](3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝

3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．[审题]热量：从能量守恒角度列式求解三、真题演练[解析](3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，184、（2014·新课标Ⅱ·25)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．三、真题演练4、（2014·新课标Ⅱ·25)半径分别为r和2r的同心圆形19AB棒转动切割:欧姆定律:[解析](1)根据右手定则，得导体棒AB上的电流方向为B→A，故电阻R上的电流方向为C→D.(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；[审题]电流方向和大小：右手定则和欧姆定律；注意转动切割！三、真题演练AB棒转动切割:欧姆定律:[解析](1)根据右手定则，得导20[解析](2)根据能量守恒定律，外力的功率P等于安培力与摩擦力的功率之和，即P＝BIrv＋fv，而f＝μmg(2)外力的功率．[审题]从能量角度去分析外力的功率三、真题演练[解析](2)根据能量守恒定律，外力的功率P等于安培力与摩21四、专题小结（1）求解电磁感应现象中回路中产生的总的焦耳热的三种主要思路：①利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电